西甜瓜田間生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)研究

王玲玲++羅紅霞++謝錚輝++陳帥

摘 要 本研究分析了田間環(huán)境對西甜瓜高效栽培的重要性，針對海南省西甜瓜生產(chǎn)環(huán)節(jié)中環(huán)境信息的采集、動態(tài)監(jiān)測和信息遠(yuǎn)程傳輸?shù)冗^程涉及的關(guān)鍵技術(shù)，采用GPRS、Silverlight、WebGIS、WCF等技術(shù)研究了西甜瓜田間生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的集成，利用田間空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、二氧化碳濃度、光照強度等環(huán)境傳感器于一體的田間氣象監(jiān)測設(shè)備，進(jìn)行西甜瓜田間環(huán)境信息監(jiān)測，借助西甜瓜田間生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)對環(huán)境信息數(shù)據(jù)的管理與顯示，幫助技術(shù)人員科學(xué)調(diào)節(jié)西甜瓜的生產(chǎn)環(huán)境，提高西甜瓜品質(zhì)和產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞 西甜瓜 ；環(huán)境信息 ；傳感器 ；監(jiān)測系統(tǒng)

中圖分類號 S19

Key Technology of Melon Field Information Acquisition System

WANG Lingling1，2） LUO Hongxia1，2） XIE Zhenghui1，2） CHEN Shuai3）

（1 Institute of Scientific and Technical Information， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Danzhou， Hainan 571737；

2 Key Laboratory of Practical Research on Tropical Crops Information Technology in Hainan， Danzhou， Hainan 571737；

3 Hainan Agricultural Science and Technology 110 Ltd. Haikou， Hainan 570102）

Abstract This study explores and analyzes the importance between field environment and melon high efficient cultivation. For key techniques of information acquisition， dynamic monitoring and remote communication in planting process of Melon， the article studies the system integration work of melon field information acquisition based on GPRS， Silverlight， WebGIS， WCF. The system can collect field environment information with the help of the weather monitoring device. The information includes air temperature and humidity， soil temperature and moisture， concentrations of carbon dioxide and light intensity. With the help of platform， we can manage the data， which can help the technical staff to change the field information in order to improve the quality and yield.

Key words melon ； field information ； sensor ； monitoring system

西甜瓜的栽培及生長需要適宜的生長環(huán)境，環(huán)境會直接影響到西甜瓜的品質(zhì)和產(chǎn)量。目前，在哈密瓜栽培與生長過程的研究主要體現(xiàn)在防病抗病、栽培技術(shù)與節(jié)水灌溉方面，如西甜瓜育苗效果及根際微生物動態(tài)變化[1]、西甜瓜節(jié)水灌溉現(xiàn)狀和發(fā)展?jié)摿2]、西甜瓜蔓枯病菌的遺傳多樣性[3]、西甜瓜國內(nèi)外栽培技術(shù)研究狀況[4]、西甜瓜蔓枯病菌致病力測定與品種抗病性[5]等。在西甜瓜生長環(huán)境參數(shù)監(jiān)測方面的研究較少，中國在農(nóng)業(yè)田間生產(chǎn)環(huán)境傳感器信息采集和基于智能移動設(shè)備的數(shù)據(jù)采集方面的研究比較多，關(guān)鍵技術(shù)主要包括田間環(huán)境實時監(jiān)控管理系統(tǒng)、田間氣象環(huán)境實時監(jiān)控、土壤環(huán)境信息采集與遠(yuǎn)程傳輸?shù)萚6-8]，建立了農(nóng)田環(huán)境信息采集、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，以及應(yīng)用于精細(xì)農(nóng)業(yè)的多種傳感器和無線傳輸網(wǎng)絡(luò)等[9-12]。

本研究采用GPRS、Silverlight、WebGIS、WCF等技術(shù)，研究高溫高濕環(huán)境下海南哈密瓜生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對西甜瓜栽培環(huán)境關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)測，為西甜瓜的生長環(huán)境調(diào)控提供決策依據(jù)。

1 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)集成

針對海南省西甜瓜生產(chǎn)環(huán)節(jié)中環(huán)境信息的采集、動態(tài)監(jiān)測和信息遠(yuǎn)程傳輸?shù)葐栴}，本研究建立了西甜瓜田間生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)平臺。平臺總體由3層網(wǎng)絡(luò)組成：底層為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，中層為GSM/GPRS/GPS網(wǎng)絡(luò)，上層為Internet網(wǎng)絡(luò)。底層和中層通過設(shè)置網(wǎng)關(guān)節(jié)點連接，中層和上層利用公共電信網(wǎng)關(guān)連接，從而將生產(chǎn)環(huán)境信息上傳至服務(wù)器。系統(tǒng)采用Silverlight、WebGIS、WCF等技術(shù)，通過研發(fā)基地生產(chǎn)環(huán)境信息監(jiān)測硬件設(shè)備，實現(xiàn)了基地內(nèi)空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、二氧化碳濃度、光照強度等生產(chǎn)環(huán)境信息的實時監(jiān)測，當(dāng)環(huán)境信息超過最適合范圍，系統(tǒng)自動發(fā)出警報，提醒基地操作人員對基地內(nèi)大棚的環(huán)境進(jìn)行調(diào)控，如灌溉、遮蔭、通風(fēng)等。西甜瓜田間生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)平臺見圖1。

工作人員在海南西甜瓜生產(chǎn)基地安裝了集田間空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、二氧化碳濃度、光照強度等環(huán)境傳感器于一體的田間氣象監(jiān)測設(shè)備（圖2）。

2 數(shù)據(jù)監(jiān)測與顯示

基地管理人員可以通過系統(tǒng)獲取生產(chǎn)基地環(huán)境信息，通過分析環(huán)境數(shù)據(jù)溫度（最高溫、最低溫、平均溫）、水分（空氣濕度、土壤濕度、結(jié)合天氣預(yù)報）的變化，可以適時進(jìn)行通風(fēng)、澆水、打藥等生產(chǎn)操作，使管理者不用下地即可掌握田間信息，節(jié)省了時間、空間、人力成本，施肥用藥更加合理。哈密瓜田間生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)實時監(jiān)測見圖3，西甜瓜田間環(huán)境數(shù)據(jù)實時顯示見圖4，哈密瓜田間土壤環(huán)境一天內(nèi)數(shù)據(jù)曲線變化見圖5。

3 結(jié)論

本研究采用田間氣象設(shè)備進(jìn)行西甜瓜田間環(huán)境信息采集，采用系統(tǒng)平臺獲取和傳輸西甜瓜田間生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)，獲得的田間環(huán)境數(shù)據(jù)提供給西甜瓜田間技術(shù)管理人員，技術(shù)人員可以參照環(huán)境信息數(shù)據(jù)變化，依據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗和知識進(jìn)行澆水或噴灌、打開大棚天窗等手段，科學(xué)調(diào)節(jié)西甜瓜的生產(chǎn)環(huán)境，促進(jìn)西甜瓜的生長發(fā)育，減少西甜瓜病蟲害的發(fā)生，提高西甜瓜品質(zhì)和產(chǎn)量。

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